Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós -Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T14:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:43:04Z : No. of bitstreams: 1 182026.pdf: 2641516 bytes, checksum: dd559b73a4ed8156266b3db103906c9c (MD5) / Neste trabalho as concepções de projeto do controle a estrutura variável (VSC) baseado nos do controle de variância mínima generalizada (GMV) incremental e no controlador preditivo generalizado (GPC) são desenvolvidas. Inicialmente é feita uma descrição das características de projeto do VSC. A seguir, o projeto do controle a estrutura variável incremental baseado no GMV é desenvolvido para os casos SISO e MIMO. Comparações com outros algoritmos, recentemente propostos na literatura, são também inseridas. A resposta transitória do processo pode ser melhorada pela otimização multi-estágio na combinação do GPC com o VSC. Neste sentido, são apresentadas duas metodologias de projeto do GPC e sua conexão ao VSC. A utilização de controladores nebulosos baseados no VSC é também apresentada. Os controladores são comparados e avaliados por simulação e experimentação.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-11-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:25:28Z : No. of bitstreams: 1 000859488.pdf: 1084542 bytes, checksum: b2c792e2ab102fae0335228868786b51 (MD5) / Neste trabalho são apresentadas duas novas propostas de condições de estabilidade para sistemas não lineares descritos através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS) baseadas em funções de Lyapunov fuzzy (FLF). A primeira proposta e baseada na determinação algébrica do hiper-retângulo composto pelo conjunto fechado das derivadas temporais das funções de pertinência de sistemas fuzzy TS e é formulada em termos de desigualdades matriciais lineares, em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs). A segunda proposta é baseada na obtenção também algébrica, de um politopo formado pela interseção do hiper-plano das derivadas temporais das funções de pertinência com o hiper-retângulo. são propostos dois teoremas que fornecem condições necessárias e suficientes para esse problema de estabilidade. Exemplos, utilizando o software MATLAB, ilustram os resultados numéricos, mostrando que o hiper-retângulo fornece resultados mais relaxados, no sentido de reduzir o conservadorismo, em relação aos da literatura e a estrutura proposta através de politopos apresenta os mesmos resultados com tempos de execução computacionais consideravelmente menores. Portanto, as propostas apresentadas generalizam as já existentes na literatura, para o estudo da estabilidade assintótica de sistemas não lineares baseados em FLF, para sistemas fuzzy TS / This thesis proposes two new stability conditions regarding nonlinear systems des- cribed by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models, based on Fuzzy Lyapunov Functions (FLF). The first result is based on the hyper-rectangle defined by the closed set of the time deriva- tives of the membership functions of TS fuzzy systems, and is described by a set of Linear Matrix Inequalities (LMIs). The second result is based on the obtention of a polytope composed by the intersection of the hyperplane of the time derivatives of the membership functions with the hyper-rectangle. Two proposed theorems offer necessary and sufficient conditions for this stability problem. Examples, using the MATLAB software, illustrate the numerical results and show that the hyper-rectangle allows the reduction of the con- servatism of the stability analysis considering similar results available in the literature and with the polytope it is possible to obtain the same results with a smaller computati- onal time. Therefore, the proposed methods generalize previous results about asymptotic stability available in the literature, for nonlinear systems described by TS fuzzy models, based on FLF

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-11-20Bitstream added on 2014-06-13T20:22:39Z : No. of bitstreams: 1 machado_ermd_dr_ilha.pdf: 1793182 bytes, checksum: 136d7d2b774a7bf4d61c43b9140d1cf4 (MD5) / Este trabalho aborda o problema de modelagem e controle de uma classe de sistemas não lineares atraves dos modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS). Primeiramente são apresentados dois metodos de modelagem existentes na literatura. O primeiro e um metodo de modelagem exata e o segundo, baseado em modelos locais otimos, e utilizado em todos os desenvolvimentos desta tese. A seguir e proposto um novo metodo para se obter os modelos locais, baseado em Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs-Linear Matrix Inequalities), utilizando os modelos locais otimos com novos graus de liberdade e que permitem uma melhor aproximação local do sistema. Novas funções de pertinência, que servem para combinar os modelos locais, são obtidas a partir da solu ção de um problema de otimização (um dos metodos para obter a solução e baseado em LMIs), que tem como objetivo minimizar a norma Euclidiana do erro entre o modelo Takagi-Sugeno e a planta. Um algoritmo para determinar quantos e quais modelos locais devem ser utilizados na aproximação, considerando o m aximo erro de modelagem permitido, e desenvolvido. Este algoritmo tem como parâmetro o erro de modelagem. Um exemplo ilustrativo deste algoritmo e apresentado. Utilizando a modelagem proposta foram desenvolvidos dois novos metodos de projetos de reguladores fuzzy, baseados em LMIs, que consideram o erro de modelagem. No primeiro projeto e utilizado um conjunto de pontos na região de operação considerando somente as componentes do vetor de estado que fazem parte das não-linearidades do sistema e os erros de aproximação das funções nestes pontos. No segundo projeto e utilizada a maxima norma Euclidiana do erro obtido no ponto onde a aproximação e mais de ciente. Estes metodos permitem a construção de modelos fuzzy Takagi-Sugeno, em termos do numero de modelos locais, quando comparados com os metodos descritos na literatura. As tecnicas de projeto propostas tambem permitem a... / This work considers the problem of modeling and designing of a class of nonlinear systems represented by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models. Initially, two methods of modeling described in the literature are presented. The rst one, is a method of exact modeling and the second one, based on optimal local models, is utilized in all development in this thesis. A new method, based on LMIs (Linear Matrix Inequalities), to obtain better local models using new degrees of freedom is proposed. New membership functions, that combine the local models, are obtained starting from an optimization problem (one method is based on LMIs), that has as the end to minimize the Euclidian norm of the error between the Takagi-Sugeno fuzzy models and the plant model. An algorithm to nd the number of local models, their operation points and matrices, considering the maximum modeling erros allowed, is presented. This algorithm has as parameter the modeling error and it is illustrated by an example. Taking into account the proposed modeling methods, two new methods of fuzzy regulator designs based on LMIs were proposed, considering the modeling errors. In the rst design a set of points in the region of operation is used considering only the components of the state vector that compound the non-linearities of the system and the modeling error in these points. The second design method used the largest value of the Euclidian norm of the modeling error. These methods allow the construction of reduced TS fuzzy models, in terms of the number of local models, when compared with the methods described in the literature. The speci cation of the decay rate, constraints on control input and output are also described by LMIs. The design and simulations of the new control laws for an inverted pendulum illustrate the studied methods. A comparison between the new design methods and the method of exact modeling showed that the proposed methods allowed simpler controllers and, in ...

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-12Bitstream added on 2015-04-09T12:47:18Z : No. of bitstreams: 1 000813723.pdf: 3410737 bytes, checksum: 355922caeff53a48bce8eba262fcbd4c (MD5) / Esse trabalho demonstra diferentes estratégias de controle de vibrações aplicadas à uma viga tipo Euler-Bernoulli com a restrição engastada-livre, envolvendo a técnica de controle de alimentação direta ou antecipado (Feedforward). O sistema dinâmica da viga é representado pelo método de matriz de impedância e a solução das equações do movimento utiliza elementos espectrais, cuja solução no domínio da freqüência não são aproximações como no usual método de lementos finitos, o que permite uma resposta precisa do sistema utilizando poucos elementos no modelo dinâmico. A posição da força e dos momentos de controle é estudada em termos em função de controle ótimo, visando maximizar o desempenho e evitar a instabilidade na estrutura, que é uma possibilidade nos controles ativos. As simulações são desenvolvidas para demonstrar o impacto da posição da força de controle ao longo da vida e a melhor distribuição dos pontos de sensores para o controle das vibrações. As simulações numéricas são realizadas com auxílio do software Matlab. A validação do modelo é realizada através de ensaio experimental de bancada e comparativo com o método de elementos finitos através do software CREO, da empresa PTC / This document shows different strategies for vibration control applied to a cantilever Euler-Bernoulli beam involving the technique of Feedforward control. The dynamic system is represented by the impedance matrix method and the solution of the equations of motions is obtained using spectral elements, which have solutions in frequency domain that are not approximations as in the usual finite element method, allowing accurate systems response calculation using few elements. The position of control force and control moments is studied in terms of optimal control function, to maximize performance and avoid instability in the structure. The simulations are performed to demonstrate the impact of the control force position along the beam length and the best distribution of the sensors position. The numerical sumulations are performed with Matlab. Model validation is performed using experimental tests and commercial finite element software Creo

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:35Z : No. of bitstreams: 1 000829984.pdf: 9569893 bytes, checksum: 17afd948df11794efc7b1b77ce1bf2d4 (MD5) / Neste trabalho investiga-se a capacidade de uma rede neural artificial, com ajustes de pesos em tempo real, executar o controle de sistemas por meio de uma estrutura de rastreamento de sinais em três contextos: inicialmente em uma série de sistemas lineares e não-lineares; em um segundo momento, a rede neural é utilizada no controle de sistemas sujeitos a incertezas paramétricas; e por fim, no controle de máquinas elétricas que podem ou não estar sujeitas a variações paramétricas, incertezas e perturbações lineares e não-lineares. Na primeira aplicação da rede neural artificial verifica-se o desempenho de rastreamento de sistemas lineares de 1 a , 2 a e 3 a ordens controlados em malha fechada por meio de simulações computacionais. Nesse sentido, calcula-se um índice de desempenho utilizando a integral do valor absoluto do erro (IAE - Integral of the Absolute Magnitude of the Error). Esse índice indica a proximidade da saída real do sistema com relação ao sinal de referência. Essa estrutura rastreadora de sinais poderá funcionar conjuntamente com controlador clássico Proporcional, Integral e Derivativo (PID). Testes são realizados utilizando controladores com estrutura variável e modos desli- zantes, os quais, são estratégias robustas às incertezas paramétricas do tipo casadas, todavia não apresentam o mesmo comportamento no que tange às incertezas do tipo não casadas. Dentro desse contexto, apresenta-se uma estratégia de controle utilizando redes neurais artificiais em conjunto com modos deslizantes para reduzir as influências de quaisquer tipos de incertezas e perturbações. A eficácia da estrutura de controle proposta é verificada por meio de simulações computacionais considerando um modelo de eixo lateral de um avião L-1011 em condições de voo. O controle de máquinas elétricas é realizado inicialmente em motor de corrente contínua e posteriormente em motor ... / This thesis investigates the ability of an Artificial Neural Network (ANN), with real-time adjustable weights, to execute the control systems through a tracking structure for signals in three applications: in a series of linear and non-linear systems; to control systems subject to parametric uncertainties; and to control electrical machines that may be subject to linear and nonlinear disturbances and uncertainties. In the first application of ANN, it is verified the per- formance of tracking signals in systems of 1 st , 2 nd and 3 rd order through computer simulations results. In this regard, it estimates a performance index using the Integral of the Absolute va- lue of the Error (IAE), which indicates the difference between the system real output and the reference signal value. The proposed structure with the neural network is able to work with clas- sical compensators, the proportional, integral and derivative (PID) controller. Evaluation tests are performed using controllers with variable structure and sliding mode. This strategies pre- sents robustness to a class of parametric uncertainties, called matched parametric uncertainty. However, this technique is not robust related to unmatched uncertainty class. Thus, in this paper a control strategy is proposed based on ANN through sliding mode control technique to mini- mize the uncertainties and disturbances effects. In order to show the effectiveness of proposed method, simulation results are performed using a lateral axis model of an L-1011 in cruise flight conditions subject to the uncertainties and external disturbances. Initially, it is accompli- shed of direct current (DC) motors, and after that, the technique is applied to alternating current (AC) motors (three-phase induction). Through the combination of PID controller and ANN, some evaluations tests are performed in DC motors. The performance of induction motor has been addressed ...

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-01Bitstream added on 2014-12-02T11:20:54Z : No. of bitstreams: 1 000799068.pdf: 3768476 bytes, checksum: 1308aec4b04ff8dc2b7a52a958654f9b (MD5) / Este trabalho trata de sistemas incertos com controle com modos deslizantes. O foco principal das contribuições é dado na investigação deste método de controle realizado através de rede de comunicação sujeitas a atrasos. Para minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos, preditores de estado no seu formato mais simples são utilizados na lei de controle. São feitas análises da robustez da estabilidade e também da influência que as incertezas e atrasos exercem sobre o comportamento destes sistemas em malha fechada. Para corroborar os resultados apresentados nas análises, são realizadas simulações em um modelo matemático de um sistema de ordem dois, em um modelo linear do sistema de suspensão ativa e em um modelo não linear do sistema pêndulo invertido. Neste último, o atraso é tratado como uma falha e apresenta-se uma estratégia para detectar e adaptar os controladores a este tipo de falha. Também são investigados, através de simulações, aplicações do controle com modos deslizantes em dois processos integrantes do tratamento primário de petróleo / This work deals with control of uncertain systems with sliding modes. The main focus of the contributions is given in the investigation of this method of control accomplished via communication network subject to time delay. To minimize the degenerative effects of delay, state predictors in its simpler format is used in the control law. Analyses of the stability robustness are made and also analyses about the influence that the uncertainties and delay exert on the behavior of closed-loop systems. To corroborate the results presented in the analyses, simulations are performed on a mathematical model of a system of order two, in a linear model of the active suspension system and a nonlinear model of the inverted pendulum system. In this last, the delay is treated as a failure and a strategy to detect and adapt the controllers to this type of failure is presented. Through simulations, sliding mode control in two processes of the primary oil treatment is also investigated

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-09Bitstream added on 2015-03-03T12:07:29Z : No. of bitstreams: 1 000808145.pdf: 874653 bytes, checksum: 2965900aa1ceda6337f055e33f179a25 (MD5) / O trabalho tem como propósito principal a análise da estabilidade a pequenas perturbações em Sistemas Elétricos de Potência, que é representado pelo Modelo Sensibilidade de Potência. São analisados três sistemas teste, conhecidos na literatura como Sul-Brasileiro, simétrico de duas áreas e New England. A princípio os sistemas teste foram submetidos a um ponto de operação de modo a serem instáveis. É proposta a utilização dos Estabilizadores de Sistema de Potência e do dispositivo Thyristor Controlled Series Capacitor em conjunto com o controlador Power Oscillation Damping. Estes controladores possuem a função de inserir amortecimento adicional às oscilações de baixa frequência do Sistema Elétrico de Potência. Neste caso é necessário alocar e ajustar os parâmetros dos respectivos controladores de forma correta. As localizações dos controladores são determinadas pelos fatores de participação (Estabilizadores de Sistema de Potência) e a distância entre polo de interesse e zero da função de transferência de malha aberta do controlador Power Oscillation Damping (conjunto Thyristor Controlled Series Capacitor-Power Oscillation Damping). Para o ajuste de parâmetros dos controladores (Estabilizadores de Sistema de Potência e Power Oscillation Damping) são utilizados dois algoritmos de otimização baseados em enxame de partículas, sendo eles o Particle Swarm Optimization e de Bacterial Foraging Optimization orientado pelas formas de movimentação do Particle Swarm Optimization. A atuação dos controladores alocados e ajustados de acordo com os métodos propostos aumenta o amortecimento dos modos oscilatórios de baixa frequência dos sistemas teste. Este fato é verificado pela análise dos resultados obtidos / This work aims to analyze small signal stability in power systems represented by the power sensitivity model. Three test systems known in the literature, such as South Brazilian, Two Symmetrical Areas and New England are analyzed. At first, the systems were submitted to an operation point to become unstable. The Power System Stabilizers and the device Thyristor Controlled Series Capacitor with the Power Oscillation Damping controller are proposed to use. These controllers insert additional damping to the low frequencies oscillations. In this case, it is necessary to allocate and adjust the parameters of the controllers correctly. The controller position is determined by the participation factors (Power System Stabilizers) and the distance between the interest pole and the zero of the open-loop transfer function of the Power Oscillation Damping Controller (Thyristor Controlled Series Capacitor-Power Oscillation Damping).Two algorithms based on the particle swarm are used to adjust the controller parameters (Power System Stabilizer and the Power Oscillation Damping), that are Particle Swarm Optimization and Bacterial Foraging Optimization oriented by the movement forms of the Particle Swarm Optimization. The actuation of the controller both allocated and adjusted according to the proposedmethod improves the low frequency oscillation damping. The results obtained confirm this conclusion

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-29Bitstream added on 2014-06-13T19:48:58Z : No. of bitstreams: 1 jacomeli_jr_me_ilha.pdf: 1801701 bytes, checksum: 7e0a2edc93d23563d2882556d106d710 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Devido ao grande crescimento em tamanho e complexidade dos sistemas de potência interconectados, surge a necessidade de se desenvolver novas técnicas de controle de geração. Eram usados modelos simplificados para a análise, assim como outras abordagens. Atualmente, novas modelagens levam em conta muitos outros parâmetros que antes não eram utilizados, aproximando cada vez mais a planta modelada com a planta real. Grandes esforços têm sido feitos no controle automático da geração de sistemas de potência interconectados. Para tanto, foram utilizados neste trabalho um observador com modo deslizante e leis de controle com modo deslizante analógica e controle com modo deslizante digital para análise de desempenho do controle de geração, utilizando a planta de um sistema com geração térmica e geração hidráulica interconectados. / Due to the great growth in size and complexity of the interconnected power systems, it appears of developing of new techniques of generation control. Simplified models were used for the analysis, as well as for other approaches. Nowadays, new modellings take into account many other parameters that before were not considered, approximating the modeled plant with the real plant. Great efforts have been made in the automatic generation control of the interconnected power systems. In this work an observer with sliding mode and control laws with analogical sliding mode and control with digital sliding mode, with the plant of an interconnected system with thermal generation and hydraulic generation, were proposed and analyzed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-15Bitstream added on 2014-06-13T20:09:51Z : No. of bitstreams: 1 souza_rbm_me_ilha.pdf: 1833267 bytes, checksum: 297a889f0c4c4221d0101a8ba3fd6078 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho aborda o problema de modelagem e controle de uma classe de sistemas não-lineares utilizando modelos Fuzzy Takagi-Sugeno (TS). A contribuição principal foi a flexibilização dos ganhos do controlador, em função das condições iniciais da planta, tornando os controladores mais relaxados. A matriz X, positiva definida, relacionada à função de Lyapunov V(x(t))=xT(t)X-1x(t) é relaxada utilizando o conceito de politopo, em relação ao politopo das condições iniciais. O controlador, descrito por modelos fuzzy TS do mesmo tipo da planta, apresenta seus ganhos dependentes das condições iniciais. As análises de estabilidade e problemas de projetos de sistemas de controle são descritos através de Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês, Linear Matrix Inequalities (LMIs)), que podem ser resolvidos eficientemente por técnicas de programação convexa. As técnicas de projeto também permitem a especificação da resposta transitória através da taxa de decaimento e especificação de restrições nas entradas e saídas do sistema. O projeto e a simulação do controle de um sistema bola-viga ilustram a aplicação das condições relaxadas de estabilidade para sistemas não-lineares. / This work considers the problem of modeling and designing of a class of nonlinear systems, described by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models. The main contribution was the flexibility of the controller s gains, was a functions of the initial conditions of plant, making the controllers to be more relaxed. The matrix X, positive definite, related to the Lyapunov function V(x(t))=xT(t)Px(t) is relaxed using the concept of convex polytope, in relation to the polytope of the initial conditions. The controller, that is described by a Takagi-Sugeno model with the same structure of the plant, has its gains depending on the initial conditions of the plant. The analysis of stability and problems of designing of control systems are described as the solution of LMIs (Linear Matrix Inequalities) that can be efficiently solved by convex programming techniques. The design methods also allows the specification of the decay rate, constraints on control input and output. One of the proposed methods system is applied in the control of a ball-beam.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-18Bitstream added on 2014-06-13T20:30:04Z : No. of bitstreams: 1 000725753.pdf: 924214 bytes, checksum: 09f5a3bbef69f77848bb1ee10cb8a3fd (MD5) / O preparo do solo para o transplantio das mudas de citros do viveiro para o campo afeta diretamente a longevidade, produtividade, saúde fitossanitária e também as operações mecanizadas que deverão ser executadas para garantir o manejo da cultura.O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo avaliar dois sistemas de preparo do solo para o transplantio de citros, por meio da avaliação de indicadores de qualidade e do estudo de tempos e movimentos. O experimento foi conduzido no município de Matão - São Paulo, o delineamento experimental inteiramente casualizado, sendo avaliados dois sistemas mecanizados para o preparo do solo (convencional e conjugado) para o transplantio de citros, com 66 repetições para cada tratamento. Foram avaliados como indicadores de qualidade a patinagem dos rodados do trator, a velocidade de deslocamento e a acurácia do receptor GPS. Também foi realizado um estudo de tempos e movimentos das operações. O sistema de preparo do solo conjugado apresentou o melhor desempenho operacional / The soil preparation for planting the seedlings of citrus nursery to the field directly affects longevity, productivity, health and phytosanitary also mechanized operations that must be performed to ensure the crop management. This study was developed to evaluate two systems of soil preparation for transplanting citrus, through the evaluation of quality indicators and the study of time and motion. The experiment was conducted in the municipality of Matão - São Paulo, completely randomized, and evaluated two mechanized systems for soil tillage (conventional and conjugate) for transplanting citrus, with 66 replicates for each treatment. Were evaluated as indicators of quality skating wheels of the tractor, the scroll speed and accuracy of GPS. Also a study of time and motion operations. The system of tillage conjugate showed the best operational performance